题目内容

17．石墨在材料领域有重要应用．某初级石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）和MgO（0.5%）等杂质．设计的提纯与综合利用工艺如图1：

（注：SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃）
（1）向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是通入氮气排尽装置中的空气，防止石墨发生氧化反应，减少石墨损失
（2）高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物．气体Ⅰ中的碳氧化物主要为CO．由气体Ⅱ中某物得到水玻璃的化学反应方程式为SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O
（3）步骤①为：搅拌、过滤．所得溶液Ⅳ中的阴离子有AlO2-、OH-、Cl-．
（4）由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的总反应的离子方程式为AlO2-+CH3COOCH2CH3+2H2O$\stackrel{△}{→}$CH3COO-+CH3CH2OH+Al（OH）3↓，100kg初级石墨最多可能获得Ⅴ的质量为7.8kg．
（5）石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图2防腐示意图，并作相应标注．

分析 （1）石墨化学性质在常温下稳定，而在高温下可与氧气发生反应，所以通入氮气排尽装置中的空气，防止石墨发生氧化反应；
（2）高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，根据杂质的含量可知，气体I中氯化物主要为SiCl4、AlCl3、FeCl3等，气体I中碳氧化物主要为CO，SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃，80℃冷却得到的气体Ⅱ含有SiCl4及CO，SiCl4与氢氧化钠溶液反应得到硅酸钠与氯化钠；
（3）金属氯化物的沸点均高于150℃，则固体Ⅲ中存在AlCl3、FeCl3、MgCl2，其中FeCl3、MgCl2与过量的氢氧化钠溶液反应得到沉淀，而氯化铝与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，过滤得到的溶液中含有偏铝酸钠、过量的氢氧化钠；
（4）偏铝酸钠发生水解，加入乙酸乙酯除去过量的氢氧化钠，且加热条件下水解平衡一直正向移动，得到氢氧化铝沉淀、醋酸钠、乙醇；
根据氧化铝的含量计算氧化铝质量，再根据Al元素守恒计算氢氧化铝的质量；
（5）Cu的化学性质比石墨活泼，所以应用外接电流的阴极保护法保护Cu，故石墨作阳极，连接电源的正极，Cu作阴极，连接电源的负极．

解答 解：（1）石墨化学性质在常温下稳定，而在高温下可与氧气发生反应，所以通入氮气排尽装置中的空气，防止石墨发生氧化反应，减少石墨损失，
故答案为：通入氮气排尽装置中的空气，防止石墨发生氧化反应，减少石墨损失；
（2）石墨过量高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，根据杂质的含量可知，气体I中氯化物主要为SiCl4、AlCl3、FeCl3等，气体I中碳氧化物主要为CO，SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃，80℃冷却得到的气体Ⅱ含有SiCl4及CO，SiCl4与氢氧化钠溶液反应得到硅酸钠与氯化钠，化学反应方程式为：SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O，
故答案为：CO；SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O；
（3）金属氯化物的沸点均高于150℃，则固体Ⅲ中存在AlCl3、FeCl3、MgCl2，其中FeCl3、MgCl2与过量的氢氧化钠溶液反应得到沉淀，而氯化铝与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，搅拌、过滤得到溶液IV，故溶液IV中的阴离子有：AlO2-、OH-、Cl-，
故答案为：过滤；AlO2-、OH-、Cl-；
（4）偏铝酸钠发生水解，加入乙酸乙酯除去过量的氢氧化钠，且加热条件下水解平衡一直正向移动，得到氢氧化铝沉淀、醋酸钠、乙醇，由溶液IV生成沉淀V的总反应的离子方程式为：AlO2-+CH3COOCH2CH3+2H2O$\stackrel{△}{→}$CH3COO-+CH3CH2OH+Al（OH）3↓，
Al2O3的质量分数为5.1%，则100kg初级石墨中氧化铝的质量=100kg×5.1%=5.1kg，根据Al元素守恒，可知氢氧化铝的质量=$\frac{5.1kg×\frac{54}{102}}{\frac{27}{78}}$=7.8kg；
故答案为：AlO2-+CH3COOCH2CH3+2H2O$\stackrel{△}{→}$CH3COO-+CH3CH2OH+Al（OH）3↓；7.8；
（5）Cu的化学性质比石墨活泼，所以应用外接电流的阴极保护法保护Cu，故石墨作阳极，连接电源的正极，Cu作阴极，连接电源的负极，装置图为：，
故答案为：．

点评 本题考查物质制备分离、阅读题目获取信息能力、化学方程式及离子方程式书写、化学计算、电化学防护等，需要学生具备扎实的基础及迁移运用能力，难度中等．

练习册系列答案
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7．根据烯烃的性质回答下列问题．
（1）一瓶无色气体，可能含有CH4和CH2═CH2，或其中的一种，与一瓶Cl2混合后光照，观察到黄绿色逐渐褪去，瓶壁有少量无色油状小液滴．
由上述实验现象推断出该瓶气体中一定含有CH4，你认为是否正确，为什么？不正确，因为CH2═CH2也可以与Cl2发生加成反应，而使黄绿色逐渐褪去，生成的CH2ClCH2Cl也是油状液体．
（2）含有的化合物与CH2═CH2一样，在一定条件下可聚合成高分子化合物．
①广泛用作农用薄膜的聚氯乙烯塑料，是由聚合而成的，其化学方程式是．
②电器包装中大量使用的泡沫塑料的主要成分是聚苯乙烯（），它是由（写结构简式）聚合而成的．
8．元素周期表是学习化学的重要工具，它隐含着许多信息和规律．如表所列是几种短周期元素的原子半径及主要化合价：
元素（或元
素代码）		铍ABCDEF
原子半径
（10-10m）		0.891.601.430.750.741.020.99
最高价态+2+2+3+5-+6+7
最低价态----3-2-2-1
（1）A元素处于周期表中的位置是第三周期第IIA族．
（2）写出D离子的结构示意图．
（3）上述A～F六种元素最高价氧化物对应水化物中酸性最强的是HClO4（填化学式）．
（4）C元素气态氢化物的电子式为．它与C元素最高价氧化物水化物反应的生成物是属于离子（离子或共价）化合物，其中含有的化学键类型有离子键、共价键．
（5）B的最高价氧化物的水化物与E的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O．
（6）元素E与元素F对比，非金属性较强的是Cl（用元素符号表示），下列表述中能证明这一事实的是CD（填选项字母）．
A．气态氢化物水溶液的酸性        B．气态氢化物的沸点
C．单质与氢气反应的难易程度      D．气态氢化物的稳定性．
5．写出下列反应的方程式：
（1）乙醇与金属钠反应：2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑，属于反应置换反应；
（2）乙醇燃烧：C2H5OH+3O2$\stackrel{点燃}{→}$2CO2+3H2O，属于反应氧化反应；
（3）乙醇的催化氧化：2C2H5OH+O2$→_{△}^{Cu或Ag}$2CH3CHO+2H2O，属于反应氧化反应．
12．比一比．
（1）金属性：K＞Ca
（2）非金属性：S＜F
（3）酸性：H2SO4＞H2SiO3
（4）碱性：Ba（OH）2＞Ca（OH）2
（5）稳定性：NH3＞ SiH4
（6）半径：Al3+＜S2-．
2．现有一些物质含有少量杂质（括号中未杂质），下列方法不能除去杂质的是（　　）
A．苯（苯酚）：滴入适量的氢氧化钠溶液，振荡，分液
B．苯酚钠（氯化钠）：通入过量的CO2，过滤后在沉淀中加入烧碱溶液
C．乙酸乙酯（乙醇）：加入适量饱和碳酸钠溶液，振荡，分液
D．硬脂酸钠（甘油\烧碱和水）：加入食盐细粒充分搅拌，静置后过滤
9．常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是（　　）
A．0.1mol•L-1 FeCl3溶液：K+、NH${\;}_{4}^{+}$、I-、SCN-
B．使甲基橙试液呈红色的溶液：K+、Na+、SO${\;}_{4}^{2-}$、AlO${\;}_{2}^{-}$
C．$\frac{{K}_{w}}{c（{H}^{+}）}$=1×10-13 mol•L-1的溶液中：Al3+、Ca2+、Cl-、NO${\;}_{3}^{-}$
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A．电源B极是正极
B．（甲）、（乙）装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量比为1：2：2：2
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10．下列各组物质在一定条件下反应，可以制得较纯净的1，2-二氯乙烷的是（　　）
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